«Зелёный водород»: шансы, риски и вопрос баланса

Серия Водород: топливо будущего, Эпизод 5:

Так называемый «зелёный водород» входит в число основных тем, обсуждаемых в Дубае на COP28, что и понятно: в теории он способен стать реальным шагом в сторону поиска и нахождения решения задачи сокращения эмиссии парниковых газов, прежде всего в области перерабатывающей промышленности и тяжелого грузового транспорта. 

Однако выработка и получение этого «экологически чистого возобновляемого топлива» сопряжены с определенными техническими трудностями, кроме того, характер и способы его применения тоже необходимо тщательно продумать. Таково мнение Алессандры Мотц, эксперта из Университета города Лугано (кантон Тичино, Швейцария).

В последние годы везде только и разговоров было что о «энергетическом переходе» и о том, какую роль способен в теории сыграть водород в качестве альтернативы ископаемым источникам энергии. Наибольший скепсис по отношении к водородным технологиям питают энергоемкие отрасли промышленности, чисто технически не способные пока полагаться только на «экологичное электричество». Но есть и другие области, где водород применим уже сейчас: это производство стекла или выработка «солнечного топлива» для авиационных двигателей и корабельных силовых установок. На данный момент существует несколько способов производства водорода, по-разному влияющих на ситуацию с эмиссией парниковых газов.

Водород называют «зелёным», если для его производства используется возобновляемая экологическая энергия солнца, ветра или воды. Это очень многообещающая технология, поскольку тарифы на электричество, вырабатываемое солнечными и ветряными электростанциями, в последние годы снизились, и довольно значительно. Самой актуальной на сегодняшний день задачей, решение которой стало бы непосредственным вкладом (в энергетический переход), является задача постепенного вытеснения с рынка «серого» водорода, полученного за счет сжигания ископаемого минерального топлива. Такой водород уже используется в качестве ингредиента в некоторых сферах промышленного производства и в нефтепереработке.

В Швейцарии масштабы потребления водорода пока очень невелики. По имеющимся оценкам (по состоянию на 2018 год), в стране потребляется только около 13 000 тонн водорода в год. Спрос на водород в мировом масштабе к 2021 году достиг уже 94 млн тонн, но доля «зелёного» низкоэмиссионного водорода составляет менее 1%. Однако основная проблема пока заключается даже не в этом. Технологии, для которых необходим в качестве источника энергии именно водород, находятся пока на ранней стадии развития, и это развитие идет вперед буквально семимильными шагами. Поэтому сегодня мы пока не можем определенно сказать, действительно ли водород сможет стать рентабельным и эффективным топливом, тем более что в некоторых сегментах и секторах экономики прямое использование электричества может оказаться гораздо дешевле, чем даже использование «зелёного водорода».

Возьмем в качестве примера ситуацию с тяжелым наземным грузовым транспортом. Уже на данный момент накопленный опыт показывает, что стоимость использования поездов и грузовиков, работающих на водороде, может оказаться куда выше, чем ожидалось ранее. На фоне стремительного взлета степени популярности электроавтомобилей личный автотранспорт на так называемых «топливных элементах» влачит пока довольно призрачное существование в самом дальнем углу рынка. Перспективной же областью применения водорода могли бы оказаться отрасли воздушного и морского транспорта, причем там он мог бы применяться как в чистом виде, так и в качестве компонента синтетического топлива, которое уже сегодня можно смешивать с традиционным топливом.

Еще одна проблема: как производить «зелёный водород», не «отвлекая» дефицитную пока чистую электроэнергию от других видов и форматов ее применения, ещё более выгодных с экологической и экономической точек зрения. В Швейцарии, Европе и во всем мире доля возобновляемых экологичных источников энергии увеличивается, но она еще слишком мала, и поэтому мы еще далеки от решения задачи по обеспечению гарантированного электроснабжения стран и экономик энергией, произведенной с нулевым уровнем выбросов парниковых газов. Что делать? Создавать благоприятные условия для исследований и инвестиций в водород, не тормозя при этом развитие остающихся пока приоритетными технологий мобильности, использующих напрямую чистую электроэнергию.

Как и где применять водород? Ответ на этот вопрос должен стать результатом тщательного анализа. Это связано с тем, что ведь на самом деле водород — это, по большому счету, не источник энергии, а скорее энергоноситель. Скажем, в форме «зеленого водорода» могли бы накапливаться излишки электроэнергии, получаемой, например, от солнечных электростанций. Тем самым это электричество можно было бы припасать на те периоды времени, когда такие электростанции не способны по объективным обстоятельствам полностью удовлетворять спрос на электричество. То есть, по сути, водород можно использовать в качестве жидкого аккумулятора, пригодного для накопления электроэнергии в летние месяцы с целью ее последующего использования зимой, что было бы особенно, кстати, актуально именно для Швейцарии.

Однако этот процесс обходится дорого, его высокая стоимость связана как с потерями в результате преобразования водорода в другие виды энергии (КПД этого процесса оценивается пока на уровне только в 25%–30%), так и с затратами на его хранение и, возможно, на транспортировку. Не следует также забывать, что в летние месяцы мы должны реально получать избыток чистой электроэнергии, что не всегда гарантировано. Что касается получения «зелёного водорода», то Швейцарии придется выработать четкое определение того, что это такое, возможно, аналогичное определению, принятому в Европейском союзе.

Это позволит осуществлять трансграничную торговлю (таким водородом) и даст швейцарским потребителям гарантию того, что применяемый им импортируемый водород действительно имеет «зелёную» природу. Еще один вопрос касается развития инфраструктуры: необходимо понять, каков сейчас реальный спрос на «зелёный» водород в Швейцарии и за рубежом, поскольку только так мы можем создать конкурентоспособную и эффективную систему поставки этого вида топлива. Для начала мы могли бы иметь этап развития локальных кластеров, но затем под транспортировку водорода по разумной цене могли бы быть переоборудованы некоторые трубопроводы, такие как швейцарский Transitgas, а также некоторые хранилища природного газа и регазификационные терминалы (преобразующие СПГ в летучий газ. — Прим. ред.). Важно при этом избегать инвестиций, которые будут неадекватными или несовместимыми со швейцарскими и/или глобальными сценариями развития энергетики, включая аспект декарбонизации экономики в целом.

Интересной возможностью для стран, ориентированных в настоящее время на добычу углеводородов, могли бы стать дешевое производство «зелёного» водорода и его экспорт на прибыльные рынки. Такой формат тоже способен ускорить темпы энергетической диверсификации экономик этих стран и, соответственно, темпы их «энергетического перехода». Например, особенно выгодным партнерство со Швейцарией и с Европейским союзом, учитывая их географическую близость и наличие газовой инфраструктуры, способной быть преобразованной под водород, было бы для некоторых стран Восточной Европы и Северной Африки. «Зелёный водород» мог бы стать также инструментом для привлечения газовой промышленности к решению задачи энергетического перехода. Эта отрасль могла бы извлечь выгоду из более продолжительного срока жизни и эксплуатации уже существующей инфраструктуры, поделившись одновременно своим ноу-хау (с отраслью производства «зелёного водорода»).

Таким образом, при всей осторожности, с которой надо подходить к этому виду топлива, «зелёный водород» может стать важным фактором в рамках оценки всех плюсов и минусов того процесса, который мы называем «энергетический переход», особенно же это касалось бы отраслей промышленности и стран, в наибольшей степени еще зависящих от углеводородов. Этот путь еще не очень хорошо обозначен, но он заслуживает того, чтобы, осторожно балансируя, начинать идти по нему уже сегодня.

Серия Водород: топливо будущего

• Эпизод 1: 1. Швейцария тоже включилась в охоту за природным водородом
• Эпизод 2: 2. В гонке за «зеленым водородом» Швейцария пока отстаёт
• Эпизод 3: 3. Стартап Destinus намерен построить «Конкорд» на водороде
• Эпизод 4: 4. Как солнечный реактор из Швейцарии производит «зелёный водород»
• Эпизод 5: 5. «Зелёный водород»: шансы, риски и вопрос баланса
• Эпизод 6: 6. «Зеленое авиатопливо» из Швейцарии будет создано к 2030 году?
• Эпизод 7: 7. Швейцария развивает водородные технологии мобильности
• Эпизод 8: 8. «Зеленое авиатопливо» и швейцарские научные разработки
• Эпизод 9: 9. В Швейцарии разработали технологию получения водорода из воздуха